Ich möchte auf dieser Seite alle Informationen über den Einsatz des Repeaters an Bord der ISS (Internationale Raumstation) und anderer operierender Satelliten (PSAT) zur Übertragung von APRS-Paketen sammeln.

Einführung

An Bord der internationalen Raumstation gibt es einen Radiosender Kenwood D710, der unter dem Rufzeichen operiert RS0ISS.
Es arbeitet an Bord der ISS im automatischen APRS-Digital-Repeater-Modus. Modulation - AFSK 1200 bps, Frequenz 145,825 MHz. Wenn die ISS ist in Sichtweite, kann ein Funkamateur an Bord der ISS ein APRS-Paket senden, auf das andere Funkamateure antworten können. Die Verbindung wird gezählt, wenn das Paket über die ISS weitergeleitet wurde – das Symbol * wird zur APRS-Nachricht hinzugefügt – ein Zeichen für die Weiterleitung.

ISS-Umlaufbahnen

Die Berechnung der Zeit zukünftiger Umlaufbahnen für Ihren Standort kann unter Linux im Programm durchgeführt werden gpredict
oder auf der Website https://www.amsat.org/track/index.php.

Für die Arbeit verwende ich die Xastir + Soundmodem-Programme, wie im vorherigen Artikel beschrieben. Im Vergleich zum terrestrischen APRS 144.800 ergeben sich folgende Änderungen in den Einstellungen.

Xastir für APRS über ISS konfigurieren

Um mit der ISS in Xastir arbeiten zu können, müssen Sie dem Menü „Schnittstellen“ eine zweite Schnittstelle hinzufügen – eine Kopie der zuvor für 144.8 konfigurierten.

)

In der zweiten Schnittstelle (die während des ISS-Vorbeiflugs aktiviert ist) müssen Sie die Felder bearbeiten:

• Ersetzen Sie im ersten Feld „Pfad“ den üblichen Wert WIDE 2-2 durch ARISS.
• Geben Sie in den Kommentaren ARISS an (beachten Sie, dass die Schnittstelle für die ISS bestimmt ist).
  )
  Notizen:
  1. path kann zwei Werte enthalten, zum Beispiel:ARISS,PSSAT, aber das Paket-Relay auf der ISS verwendet nur den ersten Wert – also ARISS. Je länger der Weg, desto länger die Übertragung, daher ist es besser, den Weg so kurz wie möglich zu verkürzen.
  2. Meiner Meinung nach und Daten aus den qrz.com-Foren, ISS werde nicht antworten, wenn „RS0ISS“ oder angegeben ist – dieser fehlerhafte Wert funktioniert nicht. Es macht auch keinen Sinn, das Wort APRS voranzustellen, zum Beispiel APRS,ARISS – zusätzliche Zeichen verstopfen die Pfadlinie und verbessern die Leistung nicht.

Der ISS-Repeater fügt sein Rufzeichen RS0ISS und ein Sternchen (*) selbst in die weitergeleitete Weltraum-Erde-Nachricht ein. Das Sternchensymbol bedeutet, dass das Paket von der ISS empfangen und weitergeleitet wurde.

Verfahren zur Paketfunkkommunikation durch die ISS

Nachrichten für die ISS sind in Gruppen unterteilt:

1. GPS-Koordinaten über APRS. („GPS-Beacons“) ohne Angabe des Adressaten. Optional.
2. Text APRS messages für QSO. Zum Beispiel gezielte Anrufe An: ANRUFEN. -Empfohlen.
3. Nicht-APRS-Nachrichten – zum Beispiel ein reguläres PAKET, das von einem Terminal gesendet wird, zum Beispiel einem BBS (nicht empfohlen)
4. Dienst APRS-Nachrichten (direkte Stationsanfrage) – nicht empfohlen. Beispiele für solche Nachrichten: ?APRST ?IGATE

Am einfachsten ist es, Ihre Koordinaten zum Zeitpunkt des Durchgangs der ISS zu übermitteln (Befehl).Schnittstellen - Jetzt übertragen!) GPS-Koordinatenpositionen – sie werden über die ISS weitergeleitet und auf der Karte für andere Funkamateure angezeigt.

Es ist richtiger, den Aufruf über die Nachrichtenübermittlung durchzuführen, wie unten beschrieben:

Regeln für die Durchführung von QSOs mit APRS-Nachrichten

Allgemeiner Aufruf

Nachrichten an alle: im Feld ANRUFEN geben Sie den Nachrichtentext an C.Q..

Oder geben Sie ein bestimmtes Rufzeichen an (gerichteter Anruf) im Feld CALL, zum Beispiel RZ1PVT.

Der Nachrichtentext ist beliebig. Sie können ein Quadrat oder QTH und einen Namen angeben,KO59, op. Wladimir..

Nehmen Sie einen Anruf entgegen

Auf dem Feld ANRUFEN geben Sie im Nachrichtenfeld (Text) das Rufzeichen des Korrespondenten an – eine beliebige Antwortnachricht mit einer Länge von bis zu 40 Zeichen in englischer Sprache. Es ist zu beachten, dass je länger die Nachricht ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Dekodierung Fehler aufgrund eines schwachen Pegels oder QSB (Signalschwund) auftreten.

Beispiele für kurze Antwortnachrichten:
*Hallo aus SPb

• *TNX 59 73 GL*
  73 de call, CU**

Rufzeichen in den Dienstfeldern FROM und TO sowie Stationskoordinaten werden von den Programmen Xastir und Soundmodem automatisch in das APRS-Paket eingetragen.

Überprüfung des Paket-Relays

Die zurückgeleiteten Pakete müssen vom Empfänger empfangen und vom Programm dekodiert werden. Wie bei einem herkömmlichen digitalen Repeater sollte Ihrem Paket Rauschen folgen – die Antwort der Raumstation. Dann erscheint Ihr Paket mit einem Sternchen *, was bedeutet, dass es von der Station zur Erde weitergeleitet wurde.

Von der ISS (ISS) erfasste Pakete können auf folgenden Websites überprüft werden:
http://www.ariss.net/
http://www.findu.com/cgi-bin/ariss/index.cgi

ISS-Verfolgung

Die Flugbahn der ISS über den Himmel hängt hauptsächlich von der geografischen Breite ab

LO53ac	KO59ct

Da die Stadt St. Petersburg auf dem 60. Grad nördlicher Breite liegt, überschreitet die Höhe der ISS über dem Horizont nicht 23 Grad, sodass eine Zusammenarbeit mit der ISS in einiger Entfernung möglich ist 1100...2200 km, während im Süden die ISS zum Zeitpunkt der Passage in einiger Entfernung ist 435...2200 km.

Die Zeitpunkte der Stationsdurchfahrt (UTC-Zeit) können mit dem QTH-Locator ermittelt werden
*https://www.amsat.org/track/index.php

Berechnung des Energiebudgets der Strecke

Diese Berechnung ist nicht erforderlich, wenn Sie mit einfachen Antennen arbeiten können und Pakete auf beiden Seiten übertragen werden.
In meinem Fall traten unerwartete Schwierigkeiten auf – die ISS kann trotz SWR = 1,1 nicht hören und ist schwer zu hören.

(Berechnung mit Gewinn auf der Senderseite (Yagi-Antenne aus 3 Elementen) G=7 dBi, auf der Empfängerseite G=0 dBi):

Die durchschnittliche Signalleistung auf der Empfangsseite beträgt -90 dBm.

Der von gpredict berechnete Pfadverlust von 139 bis 132 dB liegt im gleichen Bereich (Durchschnittswert 134...136 dB).

Fazit: 3 Elemente von Uda-Yaga sollten ausreichen, um „von Horizont zu Horizont“ mit der ISS (ARISS, RS0ISS) zu kommunizieren.

Gleiche Berechnung für den Pin Grundebene 145,82 MHz(Der Gewinn ist um 5 dB schlechter als bei Yagi. Die Kabelverluste betragen weitere 2 dB.)
Es reicht aus, 7 dB von den zuvor erhaltenen Ergebnissen abzuziehen. Es stellt sich heraus

Praktische Messungen des ISS-Paketkommunikationsniveaus für 2 und 5 Uda-Yagi-Elemente.

• Vertikale Polarisation – S4...S6.
• Horizontale Polarisation – S4...S6.
  Bei vertikaler Polarisation hörte ich es etwas lauter, um einen halben Punkt.
  Von S9-Füllungen von der ISS im Jahr 2020 ist keine Rede!

• Das stärkste Signal von der ISS (ISS) ist beim Passieren des Zenits. Sie können eine nach oben gerichtete Antenne verwenden – zum Beispiel einen horizontalen Dipol, Uda-Yagi-2-Elemente oder eine Drehkreuzantenne.
• Bei einer Raumstationshöhe von 90 bis 60 Grad über dem Horizont ist es laut Meldungen aus dem Internet möglich, GPS-Koordinaten von tragbaren Radiostationen an Standard-„Gummi“-Antennen mit geringer Leistung von 5 W zu übertragen. Zum Beispiel auf Yaesu FT-2DR/DE, Kenwood TH-D74 mit integriertem APRS-GPS-Tracker.
• Bei einer Höhe über dem Horizont von 60 bis 30 Grad und bei mittleren Entfernungen müssen Sie 10 dB zum Pin-Gewinn hinzufügen – 3-5-Element-Antennen (G=8-12 dbi) mit fester (45°) oder variabler Elevation sind geeignet. Die benötigte Leistung beträgt gleich 10 W.
• Bei einer Höhe von 30 bis 10 Grad fängt die ISS an, Ihr Signal aufgrund der Entfernung schlechter zu hören; Sie müssen der Übertragung weitere 2 dB hinzufügen. Erhöhen Sie beispielsweise die Leistung 2-3 Mal auf 20...30 W. Für den Empfang ist ein rauscharmer Verstärker (LNA) mit einer Rauschzahl von NF=0,5 dB sehr wünschenswert. Antenne - 6-8 Elemente.

• Wenn die ISS-Höhe 10 bis 0 Grad beträgt, können lokale Hindernisse (mehrstöckige Gebäude) stören. Wir brauchen eine Vorstadtposition mit Horizontsichtbarkeit von West nach Ost.
  !!!2. Falsche Einstellung des PATH-Feldes (bildet den UNPROTO-Pfad) – es darf nur ARISS oder RS0ISS angegeben werden. Alle Arten von WIDE2-2, RELAY, ~~SGATE sind fehlerhafte Werte.
  !!!3. breite Modulation statt schmal. Frequenzabweichung nicht eingestellt. Es ist wichtig, die AFSK-Modulationsbreite sorgfältig auszuwählen, indem Sie die Lautstärke am Computer schrittweise reduzieren, bis das Signal hochfrequent wird und im Ohr klingelt. Auf WebSDR sieht man, dass das Signal aus vielen dünnen Linien besteht, also klar und nicht verschwommen ist. Der lokale Repeater muss beim ersten Mal auf Nachrichten antworten.
  !!!3. Die Nachricht war zu lang und wurde fehlerhaft dekodiert.
  !!!4. Es wurde keine Korrektur der Doppler-Frequenzverschiebung bei der Übertragung durchgeführt (obwohl die Frequenzabweichung von 145,825 gering ist +2 kHz am Anfang und -2 kHz am Ende, kann sich die Kommunikation am Anfang und am Ende der Kurve aufgrund des Doppler-Effekts verschlechtern).
  !!!5. Verluste in Kabeln auf der Sende- und Empfangsseite ohne Einsatz von LNA führen zu einem schlechten Empfang.
  !!!6. Eine schwierige Situation mit Störungen auf der Südseite des Hauses, an dem Ort, an dem die Bodenstation zum Empfang der ISS installiert ist (Überlastung des Empfängers durch Out-of-Band-Emissionen, fehlender Dynamikbereich, Verringerung der Empfängerempfindlichkeit).
  !!!7. Unsymmetrisches APRS-Signal mit einem unteren Ton von 1200 Hz und einem oberen Ton von 2200 Hz – ungleichmäßiger Frequenzgang. Zum Beispiel ein Mangel oder ein Übermaß an hohen Frequenzen.

  Links:

• Linkmodellierung, Radiobudgetplanung:
• Berechnung des Verlusts (db) bei der Ausbreitung im Weltraum -https://www.pasternack.com/t-calculator-fspl.aspx
• Budgetberechnung verknüpfen - siehe.https://www.pasternack.com/t-calculator-link-budget.aspx
• Umrechnung der Empfangsleistung dbm in Divisionen der S-Einheits-Empfangsskala -https://www.giangrandi.org/electronics/radio/smeter.shtml

Üben

Bei einer Richtantenne mit 3 Uda-Yaga-Elementen beträgt das Signal bei einem Satelliten über dem Horizont von 5-10 Grad S4 (vertikale oder horizontale Polarisation spielt keine Rolle), bei 5 Elementen ist es nicht höher als S6.
Ein S-Meter-Pegel von 4 Punkten entspricht einer Leistung von –123 dBm, obwohl theoretisch die ISS unter solchen Bedingungen bei -108 dBm sogar am GP-„Pin“ hörbar sein sollte. Auf derselben Antenne, einer kurzen Yagi 144/433 MHz, höre ich die Satelliten XW-2B und XW-2C bis zu 5 Punkten auf dem S-Meter. Die Leistung des XW-2B beträgt 20 dBm (Dezibel Milliwatt – dBm) oder 100 mW in die Groundplane-Antenne. Die Leistung des APRS-Radiosenders auf der ISS bei 145,825 erwies sich, gemessen an der Hörbarkeit, als sogar geringer als die des XW-2B. Weniger als 0,1 W. Der Empfang ist ähnlich – vielleicht wird an Bord der ISS ein 15-20-dB-Dämpfer verwendet? Dies wird auch durch ein Foto des ISS-Telegram-Kanals bestätigt, mit einem Foto „auf dem Tisch, bevor es ins All geschickt wird“ der Kenwood APRS-Station. Aber das sind nur meine Vermutungen; Niemand hat die aktuelle Leistung von 145,825 MHz im Jahr 2020 bekannt gegeben.

Andere APRS-Satelliten

Satellit NO-44 – funktioniert nicht.

Satellit PSAT- Karten- und APRS-Pakete des Satelliten PSAT (NO-84) bei einer Frequenz von 145,825 MHz,
die Höhe über dem Horizont in St. Petersburg beträgt bis zu 10 Grad (fliegt in südlichen Breiten und über dem Äquator).

APRS-Einstellungen: PCSAT-Text im UNPROTO-Pfad verwenden. Sie können den Text ARISS,PCSAT ausprobieren.
Die PSAT-Sendeleistung beträgt nur 300 mW.
Bei einer Freiraumdämpfung von 130...140 dB und der angegebenen Leistung beträgt die Feldstärke am Empfangsort etwa -100...-110 dBm S7 punkte.

Quellen:

• https://www.amsat.org/two-way-satellites/psat-no-84/ – über NO84
• http://www1.findu.com/cgi-bin/pcsat.cgi – ISS-Kommunikationskarte
• http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?31478-PSAT-PSAT2&p=1165527&viewfull=1#post1165527 – Thema über Satelliten.

Links zu APRS-Artikeln und Foren über ISS:

• http://www.aprs.org/ariss.html – Einführung.
• https://amsat-uk.org/beginners/how-to-work-the-iss-on-aprs-packet-radio/ – ein Leitfaden für Anfänger.
• https://www.amsat.org/wordpress/wp-content/uploads/2014/01/AMSAT_Journal_ISS_Packet.pdf – Artikel aus dem AMSAT-Magazin.
• https://www.fars.k6ya.org/docs/aprs_via_iss.pdf – APRS über ISS
• http://forum.vhfdx.ru/sputniki/aprs-cherez-mks-i-sputniki/ – APRS über Satelliten.
• http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?11624-MKS-via-APRS – Hauptthema über APRS über ISS
• http://forum.vhfdx.ru/sputniki/no-84-(psat)/15/ – Thema über NO-84
• https://stationproject.blog/2019/04/20/sat40-part5-new-ic-9700/ – ein Beispiel einer fortschrittlichen Satellitenstation.
• http://www.aprs.org/doc/APRS101.PDF – Beschreibung des APRS-Protokolls.

Über das Arbeiten in den HF-Bändern von 20 und 30 Metern

Auf Kurzwelle verwendet APRS die gleiche AFSK-Modulation, aber die Geschwindigkeit 300 Baud und Abstand zwischen den Trägern 200 Hz. Sie können beliebige Töne mit einem Abstand von 200 Hz verwenden, zum Beispiel 1600 und 1800 Hz; Genauere Einstellungen werden am Transceiver mit dem Abstimmknopf vorgenommen.

Aufgrund der geringen Sonnenaktivität ist es aufgrund der schlechten Übertragung nicht möglich, Ihre Koordinaten zu übertragen oder Funkkommunikation über einen Repeater auf einfachen Antennen durchzuführen.

APRS-Frequenzen auf Kurzwelle 10147.6,10.149.2,14.098,3 kHz. Mit einem WebSDR-Empfänger können Sie die Übertragungsfrequenz genauer einstellen und so Ihr Signal an die Signale anderer Funkamateure in der Luft anpassen.

Ein guter Leitfaden zu APRS auf Kurzwelle:

• https://www.qsl.net/g6gvi/digimodes/hfaprs.html

P.S. Nachdem ich diesen Artikel veröffentlicht hatte, stellte ich auf AMSAT fest, dass „ich nicht der Einzige bin, der Probleme hat“ mit APRS über ISS:
*https://www.amsat.org/pipermail/amsat-bb/2020-May/077599.html

In den Antworten wird empfohlen, die Qualität der AFSK-Bildung zu überprüfen – angeblich nimmt der Diskriminator des Kenwood TH-D710-Geräts an Bord der ISS keine AFSK 1200-Signale mit betont hohen Frequenzen wahr (bevorzugt „flache“ Signale). In meinem Fall läuft der Ton im CAT-Interface durch einen Kondensator, wodurch höhere Frequenzen entstehen können, die sogenannte Pre-Emphasis.
Beim Bodenrepeater 144.800 spielt das keine Rolle, aber der Aprs Digi ISS erwies sich als wählerischer.

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